How quantum mechanics explains global warming - Lieven Scheire

Traductor: Omar Estaitih Ávila Revisor: Ciro Gomez

You've probably heard that

Probablemente hayas escuchado que

carbon dioxide is warming the Earth,

el dióxido de carbono está calentando la Tierra,

but how does it work?

pero ¿cómo funciona?

Is it like the glass of a greenhouse

¿Es como el cristal de un invernadero

or like an insulating blanket?

o como una manta aislante?

Well, not entirely.

Bueno, no del todo.

The answer involves a bit

La respuesta tiene que ver un poco

of quantum mechanics, but don't worry,

con la mecánica cuántica, pero no te preocupes.

we'll start with a rainbow.

Vamos a empezar con un arco iris.

If you look closely at sunlight separated

Si te fijas bien en la luz solar separada

through a prism,

a través de un prisma,

you'll see dark gaps where bands of color went missing.

verás huecos oscuros donde han desaparecido bandas de colores.

Where did they go?

¿A dónde fueron?

Before reaching our eyes,

Antes de llegar a nuestros ojos,

different gases absorbed those

diferentes gases absorbieron

specific parts of the spectrum.

esas específicas partes del espectro.

For example, oxygen gas snatched up

Por ejemplo, el oxígeno gaseoso tomó

some of the dark red light,

parte de la luz de color rojo oscuro

and sodium grabbed two bands of yellow.

y el sodio atrapó dos bandas de amarillo.

But why do these gases absorb

¿Pero por qué esos gases

specific colors of light?

absorben colores específicos de luz?

This is where we enter the quantum realm.

Aquí es donde entramos en el terreno cuántico.

Every atom and molecule has a set number

Cada átomo y molécula tiene un número determinado

of possible energy levels for its electrons.

de posibles niveles de energía para sus electrones.

To shift its electrons from the ground state

Para cambiar sus electrones desde el estado fundamental

to a higher level,

a un nivel superior,

a molecule needs to gain a certain amount of energy.

la molécula necesita obtener una cierta cantidad de energía.

No more, no less.

Ni más, ni menos.

It gets that energy from light,

Consigue esta energía de la luz,

which comes in more energy levels than you could count.

que viene en mayores niveles de energía de los que puedes contar.

Light consists of tiny particles called photons

La luz consiste en unas pequeñas partículas llamadas fotones

and the amount of energy in each photon

y la cantidad de energía en cada fotón

corresponds to its color.

corresponde a su color.

Red light has lower energy and longer wavelengths.

La luz roja tiene menos energía y una longitud de onda más larga.

Purple light has higher energy and shorter wavelengths.

La luz púrpura tiene mayor energía y una longitud de onda más corta.

Sunlight offers all the photons of the rainbow,

La luz del sol ofrece todos los fotones del arco iris,

so a gas molecule can choose

por lo que una molécula de gas puede elegir

the photons that carry the exact amount of energy

los fotones que llevan la cantidad exacta de energía

needed to shift the molecule to

necesaria para desplazar la molécula

its next energy level.

a su siguiente nivel de energía.

When this match is made,

Cuando se hace este emparejamiento,

the photon disappers as the molecule

el fotón desaparece al ganar la molécula

gains its energy,

su energía

and we get a small gap in our rainbow.

y tenemos un pequeño hueco en nuestro arco iris.

If a photon carries too much or too little energy,

Si el fotón transporta demasiada o muy poca energía,

the molecule has no choice but

la molécula no tiene otra elección

to let it fly past.

que dejarlo pasar.

This is why glass is transparent.

Por esa razón el vidrio es transparente.

The atoms in glass do not pair well

Los átomos del vidrio no se emparejan bien

with any of the energy levels in visible light,

con ninguno de los niveles de energía en la luz visible,

so the photons pass through.

por lo que los fotones lo atraviesan.

So, which photons does carbon dioxide prefer?

Entonces, ¿qué fotones prefiere el dióxido de carbono?

Where is the black line in our rainbow

¿Dónde está la línea negra en nuestro arco iris

that explains global warming?

que explica el calentamiento global?

Well, it's not there.

Bueno, no está allí.

Carbon dioxide doesn't absorb light directly

El dióxido de carbono no absorbe la luz

from the Sun.

directamente del sol.

It absorbs light from a totally

Absorbe la luz de un cuerpo celeste

different celestial body.

completamente diferente.

One that doesn't appear to be emitting light at all:

Uno que no parece estar emitiendo luz en absoluto;

Earth.

la Tierra,

If you're wondering why our planet

Si te preguntas por qué nuestro planeta

doesn't seem to be glowing,

no parece estar brillante,

it's because the Earth doesn't emit visible light.

es porque la tierra no emite luz visible.

It emits infared light.

Emite luz infrarroja.

The light that our eyes can see,

La luz que nuestros ojos pueden ver,

including all of the colors of the rainbow,

incluyendo todos los colores del arco iris,

is just a small part of the larger spectrum

es solo una pequeña parte del espectro más amplio

of electromagnetic radiation,

de la radiación electromagnética,

which includes radio waves, microwaves,

que incluye ondas de radio, microondas,

infrared, ultraviolet, x-rays,

infrarrojo, ultravioleta, rayos X

and gamma rays.

y rayos gamma.

It may seem strange to think of these things as light,

Puede parecer extraño pensar en estas cosas como luz,

but there is no fundamental difference

pero no hay ninguna diferencia fundamental

between visible light and other electromagnetic radiation.

entre la luz visible y otra radiación electromagnética.

It's the same energy,

Es la misma energía,

but at a higher or lower level.

pero a un nivel superior o inferior.

In fact, it's a bit presumptuous to define

De hecho, es un poco presuntuoso definir

the term visible light by our own limitations.

el término luz visible por nuestras propias limitaciones.

After all, infrared light is visible to snakes,

Después de todo, la luz infrarroja es visible para las serpientes,

and ultraviolet light is visible to birds.

y la luz ultravioleta es visible para los pájaros.

If our eyes were adapted to see light of

Si nuestros ojos estuvieran adaptadas para ver luz

1900 megahertz, then a mobile phone

de 1900 megahercios, entonces un teléfono móvil

would be a flashlight,

sería una linterna

and a cell phone tower

y una torre de telefonía celular

would look like a huge lantern.

sería como una gran linterna.

Earth emits infrared radiation

La tierra emite radiación infrarroja

because every object with a temperature

porque cada objeto con una temperatura

above absolute zero will emit light.

por encima del cero absoluto emite luz.

This is called thermal radiation.

Esto se conoce como radiación térmica.

The hotter an object gets,

A mayor temperatura que un objeto consiga,

the higher frequency the light it emits.

mayor es la frecuencia de luz que emite.

When you heat a piece of iron,

Cuando calientas una pieza de hierro,

it will emit more and more frequencies of infrared light,

esta emitirá más y más frecuencias de luz infrarroja

and then, at a temperature of around 450 degrees Celsius,

y después, a una temperatura cercana a los 450ºC,

its light will reach the visible spectrum.

su luz alcanzará el espectro de visibilidad.

At first, it will look red hot.

En un primer momento, se verá al rojo vivo.

And with even more heat,

Y con mucho más calor,

it will glow white

se volverá blanco.

with all of the frequencies of visible light.

con todas las frecuencias de luz visibles.

This is how traditional light bulbs

Así es como las bombillas tradicionales

were designed to work

fueron diseñadas para funcionar

and why they're so wasteful.

y porqué son un derroche,

95% of the light they emit is invisible to our eyes.

el 95% de la luz que emiten es invisible a nuestros ojos.

It's wasted as heat.

Se pierde en forma de calor.

Earth's infrared radiation would escape to space

La radiación infrarroja de la tierra escaparía al espacio

if there weren't greenhouse gas molecules

si no hubiera moléculas de gas de efecto invernadero

in our atmophere.

en nuestra atmósfera.

Just as oxygen gas prefers the dark red photons,

Así como el gas de oxígeno prefiere los fotones de rojo oscuro,

carbon dioxide and other greenhouse gases

el dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero

match with infrared photons.

se emparejan con fotones infrarrojos.

They provide the right amount of energy

Ellos suministran la cantidad de energía necesaria

to shift the gas molecules into their higher energy level.

para desplazar las moléculas de gas a un nivel energético superior.

Shortly after a carbon dioxide molecule

Poco después de que una molécula de dióxido de carbono

absorbs an infrared photon,

absorbe un fotón infrarrojo,

it will fall back to its previous energy level,

caerá de nuevo a su nivel de energía anterior,

and spit a photon back out in a random direction.

y soltará un fotón a una dirección aleatoria.

Some of that energy then returns

Parte de esta energía retorna entonces

to Earth's surface,

a la superficie de la Tierra,

causing warming.

causando el calentamiento.

The more carbon dioxide in the atmosphere,

A mayor cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera,

the more likely that infrared photons

es más probable que los fotones infrarrojos

will land back on Earth

regresen a la Tierra

and change our climate.

y cambien nuestro clima.